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第1讲 光电效应 波粒二象性课时作业单独成册方便使用基础题组一、单项选择题1下列有关光的波粒二象性的说法中正确的是()A有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同样的一种粒子C光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著D大量光子的行为往往显示出粒子性解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，A、B错误；光的波粒二象性表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，C正确，D错误答案：C2用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是()A改用频率更小的紫外线照射B改用X射线照射C改用强度更大的原紫外线照射D延长原紫外线的照射时间解析：某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B.答案：B3关于光电效应，下列说法正确的是()A极限频率越大的金属材料逸出功越大B只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多解析：逸出功Wh0，W0，A正确；只有照射光的频率大于金属极限频率0，才能产生光电效应现象，B错误；某金属的逸出功只与该金属的极限频率有关，与从金属表面逸出的光电子的最大初动能无关，C错误；光强Enh，越大，E一定，则光子数n越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，D错误答案：A4频率为的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm.改为频率为2的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)()AEkmhB2EkmCEkmh DEkm2h解析：根据爱因斯坦光电效应方程得EkmhW，若入射光频率变为2，则Ekmh2W2h(hEkm)hEkm，故选C.答案：C5用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek图像已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ek 坐标系中，如图所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是()解析：依据光电效应方程EkhW可知，Ek图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的Ek图线应该平行图线的横轴截距代表截止频率0，而0，因此钨的截止频率小些，综上所述，A图正确答案：A二、多项选择题6波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有()A光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：光电效应说明光具有粒子性，A正确衍射是波的特点，说明中子具有波动性，B正确黑体辐射的实验规律说明光具有粒子性，C错误动能相等的质子和电子，二者质量不同，动量不同，德布罗意波长不相等，D错误答案：AB7用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)(b)(c)所示的图像，则()A图像(a)表明光具有粒子性B图像(c)表明光具有波动性C用紫外线观察不到类似的图像D实验表明光是一种概率波解析：图像(a)曝光时间短，通过的光子数很少，呈现粒子性，A正确图像(c)曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，B正确该实验表明光是一种概率波，D正确紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，C错误答案：ABD8在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为、2的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为21，普朗克常量用h表示，光在真空中的速度用c表示，则()A光电子的最大初动能之比为21B该金属的截止频率为C用波长为的单色光照射该金属时能发生光电效应D用波长为4的单色光照射该金属时不能发生光电效应解析：在两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为21，由Ekmv2可知，光电子的最大初动能之比为41，A错误；又由hWEk知，hWmv ，hWmv，又v12v2，解得Wh，则该金属的截止频率为，B错误；光的波长小于或等于3时才能发生光电效应，C、D正确答案：CD能力题组一、选择题9用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则()A逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了解析：光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少，选项A正确答案：A10如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为()A1.5 eV,0.6 eV B1.7 eV,1.9 eVC1.9 eV,2.6 eV D3.1 eV,4.5 eV解析：光子能量h2.5 eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eUmv知，最大初动能EkmeU0.6 eV，由光电效应方程hEkmW知W1.9 eV，对图乙，当电压表读数为2 V时，电子到达阳极的最大动能EkmEkmeU0.6 eV2 eV2.6 eV.故C正确答案：C11.(多选)(2018重庆万州二中模拟)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率的关系图像如图所示，则由图像可知()A若已知电子电荷量e，就可以求出普朗克常量hB遏止电压是确定的，与照射光的频率无关C入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为h0D入射光的频率为30时，产生的光电子的最大初动能为h0解析：根据光电效应方程EkhW和eUc0Ek得，Uc，可知当入射光的频率大于极限频率时，遏止电压与入射光的频率呈线性关系，B错误；因为Uc，知图线的斜率等于，从图像上可以得出斜率的大小，若已知电子电荷量e，可以求出普朗克常量h，A正确；从图像上可知逸出功Wh0，根据光电效应方程得Ekh20Wh0，C正确；Ekh30W2h0，D错误答案：AC12(多选)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是()A对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比C对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系D对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系解析：发生光电效应，一个电子获得一个光子的能量，EkhW，所以Ek与照射光的强度无关，与光照射的时间无关，A正确，B错误；由EkhW可知，对同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系，若频率不变，对不同金属，Ek与W成线性关系，C、D正确答案：ACD二、非选择题13如图甲所示是研究光电效应规律的光电管用波长0.50 m的绿光照射阴极K，实验测得流过电流表G的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h6.631034 Js.结合图像，求：(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能(2)该阴极材料的极限波长解析：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数n(个)4.01012(个)光电子的最大初动能为EkmeU01.61019 C0.6 V9.61020 J.(2)设阴极材料的极限波长为0，根据爱因斯坦光电效应方程得Ekmhh，代入数据得00.66 m.答案：(1)4.01012个9.61020 J(2)0.66 m14用功率P01 W的光源照射离光源r3 m处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长663 nm的单色光，试计算：(1)1 s内打到金属板1 m2面积上的光子数；(2)若取该金属原子半径r10.51010 m，则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？解析：(1)离光源r3 m处的金属板1 m2面积上1 s内接收的光能E08.85103 J每个光子的能量Eh31019 J所以每秒接收的光子数n2.951016个(2)每个原子的截面积为S1r7.851021 m2把金属板看成由原子密集排列组成的，则面积S1上接收的光的功率P8.851037.851021 W6.951023 W每两个光子落在原子上的时间间隔t s4 317 s.答案：(1)2.951016个(2)4 317 s
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